Shunkai представляет собой полностековую систему, которая включает в себя все необходимые компоненты программного обеспечения, управления и аппаратного обеспечения для взаимодействия с пользователями — аналогично обычному компьютеру, но обладая квантовыми возможностями.
Квантовые компьютеры функционируют согласно парадоксальным законам квантовой физики. В отличие от традиционных компьютеров, где биты могут принимать значения 0 или 1, кубиты способны находиться в суперпозиции этих состояний одновременно. Однако кубиты очень уязвимы — даже малейшее воздействие окружающей среды может уничтожить информацию, содержащуюся в них. Частота ошибок в кубитах составляет примерно 1 на 1000 операций, в то время как в классических компьютерах этот показатель достигает 1 на миллиард или даже триллион.
По этой причине значительное количество исследований сосредоточено на квантовой коррекции ошибок. Эта проблема, вместе с потребностью в создании сложных систем охлаждения, так как большинство квантовых компьютеров используют сверхпроводящие цепи, которые требуют экстремально низких температур для функционирования, делает квантовые системы непригодными для применения вне строго настроенных лабораторных условий.
Shunkai, названный в честь японского астронома XVII века Харуми Сибукавы, преодолевает по крайней мере некоторые из этих ограничений. Вместо использования сверхохлажденных цепей новая система применяет нейтральные атомы в роли кубитов, захваченные и удерживаемые с помощью «оптических пинцетов» — сильно сфокусированных лазерных лучей. Эти лучи захватывают атомы и помещают их в вакуумную камеру, а микроволны или лазерный свет используются для манипуляции квантовыми состояниями атомов и выполнения вычислений.
Основное преимущество Shunkai заключается в способности системы функционировать при комнатной температуре. Так как расположение кубитов в системах на основе нейтральных атомов можно точно настраивать в процессе вычислений, эксперты могут также контролировать, какие кубиты взаимодействуют между собой, создавая запутанность — уникальное состояние обмена информацией между частицами во времени и пространстве — между отдельными парами.
Система будет частично доступна для внешних специалистов, которые смогут разрабатывать на ней приложения и проверять возможности квантовой коррекции ошибок. Shunkai начнет с 50 кубитов, а затем расширится до 500. Долгосрочная цель значительно более амбициозна: к марту 2031 года команда планирует превратить систему в «крупномасштабный высокопроизводительный отказоустойчивый квантовый компьютер на нейтральных атомах с 10 000 физических кубитов и возможностями обнаружения и исправления квантовых ошибок».
«Квантовые компьютеры на основе нейтральных атомов в последнее время быстро привлекают внимание во всем мире как новая технология, способная преодолеть ограничения сверхпроводящей модальности», — отмечает руководитель проекта Кэндзи Омори, профессор института молекулярных наук.
Фото: hi-tech.mail.ru